sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2019-1-90-105sevin-141Research ArticleСтатьиОценка возможности использования Poten-tilla fruticosa L. (Rosaceae, Magnoliopsida) для биоиндикации состояния природной среды на территории Восточно-Уральского радиоактивного следаAssessment of Possible Use of Potentilla fruticosa L. (Rosaceae, Magnoliopsida) for Bioindication of the Natural Environment Status in the Area of the Eastern Ural Radioactive TraceХрамоваЕ. П.KhramovaElena P.

630090, Новосибирск, Золотодолинская, 101

101 Zolotodolinskaya Str, Novosibirsk 630090

khramova@ngs.ruЛуговскаяА. Ю.LugovskayaAnna Yu.

10 Plakhotnogo Str, Novosibirsk 630108

aulyg@mail.ruТарасовО. В.TarasovOleg V.

Челябинская область, Озёрск, Ленина, 21

21 Lenina Str, Ozersk, Chelyabinsk Region 456780

o_tarasov@mail.ruЦентральный сибирский ботанический сад, СО РАНРоссияCentral Siberian Botanical Garden of the Siberian Branch, Russian Academy of SciencesRussian FederationСибирский государственный университет геосистем и технологийРоссияSiberian State University of Geosystems and TechnologiesRussian FederationМаяк, ПОРоссияFederal State Unitary Enterprise “MayaF Industrial AssociationRussian Federation2019241020190190105Copyright © Храмова Е.П., Луговская А.Ю., Тарасов О.В., 20192019Храмова Е.П., Луговская А.Ю., Тарасов О.В.Khramova E.P., Lugovskaya A.Y., Tarasov O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/141

Предпринята попытка оценить состояние природной среды в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС) методами биоиндикации. На примере растений Potentillafruticosa, высаженных на трех участках в градиенте радионуклидного загрязнения 90Srи 137Cs, в ходе многолетнего (2005 - 2013 гг.) исследования установлено, что с повышением уровня облучения уменьшается листовая пластинка, длина черешка, увеличивается индекс флуктуирующей асимметрии конечной доли листа вне зависимости от периода вегетации и года наблюдения. Морфологические параметры (площадь, длина и ширина листовой пластинки; площадь, длина и ширина конечной доли, длина черешка) определяли методом компьютерного анализа изображений, используя программу MapInfo. Статистически значимые различия морфологических показателей листа с контролем отмечены только у растений из наиболее загрязненной выборки. По мере повышения радиационной нагрузки межгодовая изменчивость длины черешка возрастала от низкого до высокого уровня вне зависимости от периода вегетации. При оценке флуктуирующей асимметрии конечной доли листа статистически значимые различия с контролем были обнаружены у растений из выборок, подвергшихся радиационному воздействию. С использованием индекса флуктуирующей асимметрии качество окружающей среды импактных участков ВУРС оценивалось как критическое, фонового участка - как норма.

An attempt was made to assess the status of the natural environment in the area of the Eastern Ural radioactive trace (EURT) by bioindication methods. With examples of Potentilla fruticosa plants grown at three sites in the radionuclide 90Sr and 137Cs contamination gradient, in the course of our long-term (2005-2013) survey, it was established that as the irradiation level raised, the leaf size and the leafstalk length decreased, the index of the fluctuating asymmetry of the terminal lobe leaf of increased regardless of the period of vegetation and the year of observation. The morphological characteristics (the length, width and area of the leaf blade and those of the leaf terminal lobe, and the leafstalk length) were measured using digital image analysis, MapInfo software. Statistically significant differences in the morphological characteristics of the leaf were noted only in the most contaminated samples in comparison to the reference one. As the radiation load raised, the inter-annual variability of the leafstalk length increased from low to high level regardless of the vegetation period. When estimating the fluctuating asymmetry of the final leaf fraction, statistically significant differences were found for the plants from the samples exposed to radiation in comparison to the control one. Using the fluctuating asymmetry index, the environment quality was characterized as critical for the EURT impact areas while this index was normal for the background.

биоиндикациярадионуклидное загрязнениеВосточно-Уральский радиоактивный следPotentilla fruticosaморфометрические показатели листафлуктуирующая асимметрияbioindicationradionuclide contaminationEastern Ural radioactive tracePotentilla fruticosamorphological leaf characteristicsfluctuating asymmetryРабота выполнена в рамках государственного задания Центрального сибирского ботанического сада СО РАН «Оценка морфогенетического потенциала популяций растений Северной Азии экспериментальными методами». При подготовке публикации использовались материалы биоресурсной научной коллекции ЦСБС СО РАН «Коллекции живых растений в открытом и закрытом грунте», УНУ № USU 44053The work was supported as part of the state assignment of the Central Siberian Botanical Garden of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS) “Estimation of the morphogenetic potential of plant populations of North Asia using experimental methods”. While preparing the publication, materials of the bioresource research collection of the Central Siberian Botanical Garden of SB RAS representing Unique Scientific Facilities (USF) “Collections of living plants indoors and outdoors” (No. USU 44053) were usedReferencesАрхивы погоды по городам России [Электронный ресурс]. URL: http://www.atlas-yakutia.ru/weather (дата обращения: 01.03.2018).Arhivy pogody po gorodam Rossii [Archives of weather in cities of Russia]. Avaliable at: http://www.atlasyakutia.ru/weather (accessed 1 March 2018) (in Russian).Горшкова Т. А. Оценка возможности использования клевера ползучего (Trifolium repens L.) для биоиндикации антропогенного нарушения среды // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. Т. 14, № 1. С. 69 - 73.Gorshkova Т. А. Evaluation of capability of use white clover Trifolium repens L. for bioindication of anthropogenic disorders of environment. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2012, vol. 14, no. 1, pp. 69-73 (in Russian).Горшкова Т. А., Удалова А. А., Гераськин С. А., Киселев С. М, Ахромеев С. В. Биоиндикация состояния природной среды в районе расположения Дальневосточного центра по обращению с радиоактивными отходами // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2014. № 4. С. 130 - 139.Gorshkovа Т. А., Oudalova А. А., Geras’kin S. A., Kiselev S. M., Ahromeev S. V. Bioindication of the Environment in the Vicinity of the Far-Eastern Center for Radioactive Waste Treatment. Izvestiya vuzov, Yadernaya Energetika, 2014, no. 4, pp. 130-139 (in Russian).Захаров В. М. Оценка состояния биоразнообразия и здоровья среды // Поволж. экол. журн. 2014. № 1. С. 50 - 59.Zakharov V. M. Biodiversity Condition Estimation and Health of Environment. Povolzhskiy J. of Ecology, 2014, no. 1, pp. 50 - 59 (in Russian).Захаров В. М., Чубинишвили А. Т, Дмитриев С. Г., Баранов А. С., Борисов В. И, Валец-кий А. В., Крысанов Е. Ю., Кряжева Н. Г, Пронин А. В, Чистякова Е. К. Здоровье среды : практика оценки. М. : Центр экол. политики России, 2000. 320 с.Zakharov V. M., Chubinishvili A. T., Dmitriev S. G., Baranov A. S., Borisov V. I., Valet-skii A. V., Krysanov E.Yu., Kryazheva N.G., Pronin A.V., Chistyakova E. K. Zdorov’e sredy: praktika otsenki [Health of Environment: Practice of Assessment]. Moscow, Tsentr ekologicheskoi politiki Rossii Publ., 2000. 320 p. (in Russian).КузнецовМ. Н., Голышкин Л. В. Сравнительная характеристика особенности флуктуирующей асимметрии листьев яблони в разных экологических условиях // С.-х. биология. 2008. № 3. С. 72 - 77.Kuznetsov M. N., Golyshkin L. V. Comparison Characteristic of Features of Fluctuating Asymmetry in Apple Leaves in Different Ecological Conditions. Agricultural Biology, 2008, no. 3, pp. 72-77 (in Russian).Луговская А. Ю.,ХрамоваЕ. П., Тарасов О. В., Крылова Е. И. Оценка изменения морфологических показателей Potentilla fruticosa в условиях радиоактивного воздействия // Вопр. радиационной безопасности. 2015. № 4. С. 66 - 72.Lugovskaya A. Yu., Khramova E. P., Tarasov O. V., Krylova E. I. Assessment of Morphological Characteristics Changes of Potentilla Fruticosa in Terms of Radiation Exposure. J. of Radiation Safety Issues, 2015, no. 4, pp. 66-72 (in Russian).Луговская А. Ю., Храмова Е. П., Чанкина О. В. Влияние транспортно-промышленного загрязнения на морфометрические параметры и элементный состав Potentilla fruticosa // Сиб. экол. журн. 2018. № 1. С. 111 - 121.Lugovskaya A. Yu., Khramova E. P., Chankina O. V. Effect of Transport and Industrial Pollution on Morphometric Parameters and Element Composition of Potentilla fruticosa. Contemporary Problems of Ecology, 2018, vol. 11, no. 1, pp. 89-98.Мамаев С. А. Основные принципы методики исследования внутривидовой изменчивости древесных растений // Тр. Уральск. науч. центра АН СССР. 1975. Вып. 94 : Индивидуальная эколого-географическая изменчивость растений. С. 9 - 14.Mamaev S. A. Osnovnye principy metodiki issledovaniya vnutrividovoj izmenchivosti drevesnyh rastenij [The basic principles of the study of intraspecific variability of woody plants]. Trudy Ural'skogo nauchnogo centra AN SSSR, 1975, iss. 94, pp. 9-14 (in Russian).Мартюшов В. З., Смирнов Е. Г., Тарасов О. В., Романов Г. Н, Спирин Д. А. ВосточноУральский Государственный заповедник // Вопр. радиационной безопасности. 1997. № 3. С. 42 - 57.Martyushov V. Z., Smirnov E. G., Tarasov O. V., Romanov G. N., Spirin D. A. Vostochno-Ural'skiy Gosudarstvennyy zapovednik [East Ural State Reserve]. J. of Radiation Safety Issues, 1997, no. 3, pp. 42-47 (in Russian).Мэннинг У. Д, Федер У. А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 141 с.Menning W. J., Feder W. A. Biomonitoring Air Pollutants With Plants. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1985. 141 p. (in Russian).Отчет по экологической безопасности ФГУП «Производственное объединение «Маяк» за 2013 год / Гос. корпорация по атом. энергии «Росатом», Федер. гос. унитар. предприятие «Производст. об-ние «Маяк». Озерск ; Челябинск : Авто Граф, 2014. 44 с.Otchet po ekologicheskoj bezopasnosti FGUP “Proizvodstvennoe obedinenie “Mayak” za 2013 god [Environmental Safety Report of Federal State Unitary Enterprise Mayak PA for 2013]. Ozersk, Chelyabinsk, Avto Graf Publ., 2014. 44 p. (in Russian).Отчет по экологической безопасности ФГУП «ПО «Маяк» за 2016 год. Озерск : ФГУП «ПО «Маяк», 2017. 50 с.Otchet po ekologicheskoj bezopasnosti FGUP “PO “Mayak” za 2016 god [Environmental Safety Report of FSUE Mayak Production Association for 2016]. Ozersk, FGUP “PO “Mayak” Publ., 2017. 50 p. (in Russian).Позолотина В. Н. Отдаленные последствия действия радиации на растения. Екатеринбург : Академкнига, 2003. 244 с.Pozolotina V. N. Otdalennye posledstviya dejstviya radiacii na rasteniya [Long-term Effects of Radiation on Plants]. Ekaterinburg, Akademkniga Publ., 2003. 244 p. (in Russian).Позолотина В. Н, Ульянова Е. В, Сарапульцев И. Е. Биоиндикация радионуклидного загрязнения экосистем с помощью растений // Урал. Радиация. Реабилитация. Екатеринбург : УрО РАН, 2004. С.183 - 200.Pozolotina V. N., Ul'yanova E. V., Sarapul'cev I. E. Bioindikaciya radionuklidnogo za-gryazneniya ekosistem s pomoshch'yu rastenij [Radionuclide Bioindication Plant Pollution]. In: Ural. Radiaciya. Reabilitaciya [Ural. Radiation. Rehabilitation.]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2004, pp. 183-200 (in Russian).Позолотина В. Н, Молчанова И. В, Караваева Е. Н, Михайловская Л. Н, Антонова Е. В. Современное состояние наземных экосистем Восточно-Уральского радиоактивного следа : уровни загрязнения, биологические эффекты. Екатеринбург : Изд-во «Гощицкий», 2008. 204 с.Pozolotina V. N., Molchanova I. V., Karavaeva E. N., Mihajlovskaja L. N., Antonova E. V. Sovremennoe sostojanie nazemnyh jekosistem Vostochno-Ural’skogo radioaktivnogo sleda: urovni zagrjaznenija, biologicheskie jeffekty [The Current State of Terrestrial Ecosystems of the Eastern Ural Radioactive Trace: Pollution Levels, Biological Effects]. Ekaterinburg, Goshchitskii Publ., 2008. 204 p. (in Russian).Позолотина В. Н, Антонова Е. В, Каримуллина Э. М., Харитонова О. В., Пустовало-ва Л. А. Последствия хронического действия радиации для флоры восточно-уральского радиоактивного следа // Радиационная биология, радиоэкология. 2009. Т. 49, № 1. С. 97 - 106.Pozolotina V. N., Antonova E. V., Karimullina E. M., Kharitonova O. V., Pustovalova L. A. The Impacts of Permanent Irradiation on the Flora of the Eastern Ural Radioactive Trace. Radiation biology. Radioecology, 2009, vol. 49, no. 1, pp. 97-106 (in Russian).Смирнов Е. Г. Природные условия и растительность Восточно-Уральского радиоактивного следа // Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М. : Наука, 1993. С. 79-84.Smirnov E. G. Prirodnye usloviya i rastitel'nost' Vostochno-Ural'skogo radioaktivnogo sleda [Natural Conditions and Vegetation of the East Ural Radioactive Trace]. In: Ekologicheskie posledstviya radioaktivnogo zagryazneniya na YUzhnom Urale [Ecological Consequences of Radioactive Contamination in the South Urals]. Moscow, Nauka Publ., 1993, pp. 79-84 (in Russian).Стронций-90. Методика выполнения измерений удельной (объемной) активности в пробах окружающей среды. МП-0401-195-06 ЦЗЛ. Инструкция предприятия ФГУП «ПО» Маяк». Озерск, 2006. 11 с.Stroncij-90. Metodika vypolneniya izmerenij udel'noj (obemnoj) aktivnosti v probah okruz-hayushchej sredy. MP-0401-195-06 CZL. Instrukciya predpriyatiya FGUP “PO” Mayak”. Ozersk, 2006. 11 p. (in Russian).Трубина Л. К. Стереомодели в изучении биологических объектов. Новосибирск : Изд-во Сиб. гос. геодез. акад., 2006. 136 с.Trubina L. K. Stereomodeli v izuchenii biologicheskih ob'ektov [The Stereomodel in the Study of Biological Objects]. Novosibirsk, Siberian State Academy of Geodesy Publ., 2006. 136 p. (in Russian).Трубина Л. К., Храмова Е. П., Луговская А. Ю. Компьютерный анализ изображений листовых пластин Potentilla fruticosa для биоиндикации урбанизированных территорий // Вестн. Сиб. гос. ун-та геосистем и технологий. 2016. Вып. 4. С. 263 - 273.Trubina L. K., Khramova E. P., Lugovskaya A. Yu. Computer Analysis of Lamina Images of Potentilla Fruticosa for Bioindication of Urbanized Territories. Vestnik of the Siberian State University of Geosystems and Technologies, 2016, iss. 4, pp. 263-273 (in Russian).Федорова А. И. Биоиндикация загрязнения городской среды // Изв. АН. Сер. Географическая. 2002. № 1. С. 72 - 80.Fedorova A. I. Changes of Pollution of the Urban Environment. Izvestiya RAN, Ser. Geograficheskaya, 2002, no. 1, pp. 72-80 (in Russian).Храмова Е. П. Род Pentaphylloides Hill (Rosaceae) Азиатской России (фенольные соединения, элементный состав в природе и культуре, хемотаксономия) : дис. ... д-ра биол. наук. Новосибирск, 2016. 437 с.Khramova E. P. Rod Pentaphylloides Hill (Rosaceae) Aziatskoj Rossii (fenol'nye soedi-neniya, ehlementnyj sostav v prirode i kul'ture, khemotaksonomiya) [The Genus Pentaphylloides Hill (Rosaceae) of Asiatic Russia (Phenolic Compounds, Elemental Composition in Nature and Culture, Chemotaxonomy)]. Diss. Dr. Sci. (Biol.). Novosibirsk, 2016. 437 p. (in Russian).Храмова Е. П., Высочина Г. И. Состав и содержание флавоноидов в Potentilla fruticosa (Rosaceae) в условиях техногенного загрязнения в г. Новосибирске // Растительные ресурсы. 2010. Т. 46, вып. 2. С. 74 - 86.Khramova E. P., Vysochina G. I. Flavonoids Composition and Content in Potentilla fruticosa (Rosaceae) Under the Technogenic Pollution in Novosibirsk. Rastitelnye Resursy, 2010, vol. 46, iss. 2, pp. 74-86 (in Russian).Цезий-137. Методика выполнения измерений активности и определение удельной (объемной) активности на сцинтилляционных гамма-спектрометрах СГС-200, СГС-100, ГСАС. МП-0401-188-06 ЦЗЛ. Инструкция предприятия ФГУП «пО» Маяк». Озерск, 2006. 20 с.Cezij-137. Metodika vypolneniya izmerenij aktivnosti i opredelenie udel'noj (obemnoj) aktivnosti na scintillyacionnyh gamma-spektrometrah SGS-200, SGS-100, GSAS. MP-0401-188-06 CZL. Instrukciya predpriyatiya FGUP “PO” Mayak”. Ozersk, 2006. 20 p. (in Russian).Chankina O. V, Khramova E. P, Koutsenogii K. P, Krylova E. I, Syeva S. Ya., Tarasov O. V. SRXRF for investigation of plants in conditions of radioactive contamination // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Sec. A. 2007. Vol. 575, № 1-2. P. 210 - 213.Chankina O. V., Khramova E. P., Koutsenogii K. P., Krylova E. I., Syeva S. Ya., Tarasov O. V. SRXRF for investigation of plants in conditions of radioactive contamination. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Sec. A, 2007, vol. 575, no. 1-2, pp. 210-213.Geras’kin S. A., Evseeva T. I., Oudalova A. A. Plants as a tool for the environmental health assessment // Encyclopedia of Environmental Health. Burlington : Elsevier, 2011. Vol. 4. P. 571 - 579.Geras'kin S. A., Evseeva T. I., Oudalova A. A. Plants as a tool for the environmental health assessment. Encyclopedia of Environmental Health. Burlington, Elsevier, 2011, vol. 4, pp. 571-579.Khramova E. P, Chankina O. V., Rakshun Ya. V., Sorokoletov D. S. Variability of the element composition of Pentaphylloides fruticosa vegetable samples during long-term storage // Physics Procedia. 2016. Vol. 84. P. 256 - 262.Khramova E. P., Chankina O. V., Rakshun Ya. V., Sorokoletov D. S. Variability of the element composition of Pentaphylloides fruticosa vegetable samples during long-term storage. Physics Procedia, 2016, vol. 84, pp. 256-262.Pryakhin E. A., Mokrov Yu. G., Tryapitsina G. A., Ivanov I. A., Osipov D. I., Atamanyuk N. I., Deryabina L. V., Shaposhnikova I. A.,. Shishkina E. A., Obvintseva N. A., Egoreichenkov E. A., Styazhkina E. V., Osipova O. F., Mogilnikova N. I., Andreev S. S., Tarasov O. V., Geras'kin S. A., Trapeznikov A. V., Akleyev A. V. Characterization of biocenoses in the storage reservoirs of liquid radioactive wastes of Mayak PA. Initial descriptive report // J. of Environmental Radioactivity. 2016. Vol. 151. P. 449 - 460.Pryakhin E. A., Mokrov Yu. G., Tryapitsina G. A., Ivanov I. A., Osipov D. I., Atamanyuk N. I., Deryabina L. V., Shaposhnikova I. A.,. Shishkina E. A., Obvintseva N. A., Egoreichenkov E. A., Styazhkina E. V., Osipova O. F., Mogilnikova N. I., Andreev S. S., Tarasov O. V., Geras'kin S. A., Trapeznikov A. V., Akleyev A. V. Characterization of biocenoses in the storage reservoirs of liquid radioactive wastes of Mayak PA. Initial descriptive report. J. of Environmental Radioactivity, 2016, vol. 151, pp. 449-460.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.